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Equal Component Active Butterworth Low Pass Filter Calculator

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Cutoff Frequency:
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(Enter any one value - Resistor or Capacitor and
any one value - Resistor Rc or Resistor Rd)
Resistor (Ra = Rb):
Capacitor (Ca = Cb):
Resistor Rc:
Resistor Rd:

Enter value of Cutoff Frequency, any one value - Resistor or Capacitor, any one value - Resistor Rc or Resistor Rd and click on calculate. Result will be displayed.Ra = Filter Resistor
Rb = Filter Resistor
(Ra = Rb)
Ca = Filter Capacitor
Cb = Filter Capacitor
(Ca = Cb)
Rc = Feedback Resistor
Rd = Feedback Resistor

等元件有源巴特沃斯低通滤波器计算器

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最后更新: · 公式与示例已人工校对

等元件法把 Sallen-Key 低通的两只电阻取同值、两只电容取同值,设计瞬间简化成 fc = 1/(2πRC),代价是 Q 固定为 0.5,只能实现临界阻尼响应。它适合不需要陡峭过渡、只求相位平坦的场合,比如抗混叠前置和传感器信号调理。

使用方法

  1. 填入目标截止频率
  2. 选定电阻 R(建议 1 kΩ~100 kΩ)
  3. 读取所需电容 C 与 Q 值、通带增益

计算公式

截止频率 fc = 1 / (2π · R · C) 两电阻同值、两电容同值时成立
品质因数 Q = 0.5 固定值,响应无峰值
通带增益 Av = 1(单位增益) 也可做成同相增益接法

计算示例

设计 fc = 1 kHz 的等元件低通
  1. 取 R = 10 kΩ
  2. C = 1 / (2π × 10000 × 1000) ≈ 15.9 nF
  3. 取标称 15 nF,实际 fc ≈ 1.06 kHz
结果:R = 10 kΩ、C = 15 nF,截止约 1.06 kHz
1 kHz 低通,R 取 10 kΩ,求 C 与反馈电阻
  1. 频率填 1(下拉 KHz)、R 填 10(下拉 Kohm),C 留空,点 Calculate
  2. 页面内部换算 F = 1000 Hz、R = 10000 Ω,C = 0.159 / (1000 × 10000) = 1.59×10⁻⁸ F
  3. 电容栏按当前单位 nF 折算回填:1.59×10⁻⁸ / 10⁻⁹ = 15.9 nF
  4. R3 填 10(Kohm)、R4 留空:R4 = 0.585 × 10000 = 5850 Ω,R4 栏回填 5.85
  5. 核对:按精确式 1/(2πRC) 用 15.9 nF 反算实际 fc = 1000.97 Hz,与目标 1 kHz 几乎重合
结果:C = 15.9 nF、R4 = 5.85 kΩ;闭环增益 1 + 0.585 = 1.585(约 +4 dB)

要点与常见误区

  • 等元件法得不到巴特沃斯的 0.707 Q,过渡带更平缓,追求陡峭应用二阶压控或多级级联。
  • 电容容差通常比电阻大,选 5% 薄膜电容可显著改善截止频率精度。
  • 运放增益带宽积应至少为 fc 的 50 倍,否则高频段衰减特性会变差。
  • R 与 C 至少填一个,两个都留空时页面按 R = 10 kΩ 兜底再算 C;只空一个就按 0.159/(F×已知值) 反解。R3、R4 是同一套逻辑,R3 留空时按 R4/0.585 反推,不是两个可以随便各填各的独立电阻
  • 公式里的 0.159 是 1/(2π) ≈ 0.159155 的三位截断,据此选出的电容只比精确解大 0.1%,远小于常见 5% 容差;真正决定 fc 精度的是电容,选 5% 以内的薄膜电容比纠结末位数字有效得多

常见问题

为什么 Q 只能是 0.5?
两电阻两电容分别相等时,传递函数分母的阻尼系数被固定为 2,对应 Q = 0.5。
等元件法和标准 Sallen-Key 有什么区别?
标准法可以自由选 Q(巴特沃斯取 0.707),元件值不同;等元件法牺牲 Q 换取设计简便。
能级联成四阶吗?
可以,两级级联后滚降变 40 dB/dec,但每级之间要加缓冲,避免相互加载。
R3 用 10 k、R4 填 5.9 k 行不行,差 0.05 k 有影响吗
比例从 0.585 变 0.59,闭环增益 1.59,差别不到 0.4%,可用。但别把 R4 填成 10 k:比例变 1 后增益 2,等元件公式不再成立,响应特性整个变了。R4 小于 585 Ω 还会明显加载反馈网络,R3 建议落在 1 k~100 kΩ
输入 1 kHz、10 kΩ、15 nF,为什么算出来 C 是 15.9 不是整数
0.159/(1000×10000) = 1.59×10⁻⁸ F,按 nF 折算就是 15.9 nF,这是理论值不是标称值。取 E12 标称 15 nF 实际 fc = 1060 Hz,偏高 6%;取 16 nF 得 994 Hz,偏低 0.6%。要求准就 15 nF 并 0.91 nF 或改用 15.8 kΩ 电阻
三个下拉都没动,填 1、10、15.9 得到的是什么
默认单位是 KHz/Kohm/nF,所以 F = 1 kHz、R = 10 kΩ、C = 15.9 nF。若以为填的是 Hz/Ω/pF,数值差 3~12 个数量级。电容下拉换到 µF 时同一结果显示 0.0159,数值随单位变,物理量不变,回填时以当前下拉为准

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